Способ измерения многомерной импульсной характеристики измерительных преобразователей на поверхностных акустических волнах

 

Изобретение относится к области измерительной техники. Целью изобретения является увеличение информативности способа и повьшение производительности измерений за счет обеспечения возможности контроля разделимости измеряемой многомерной импульсной характеристики. Измерение «Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 G 01 N 29/00

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕИИЙ И OTHPblTHA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ д -;, Н А ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3991 520/25-28 (22) 20. 10.85 (46) 15.08.87. Бюл. ll 30 (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (72) А.В. Рагаускас, Г.А. Даубарис, P.З. Шпитерис и И.И. Даугела (53) 620;179. 16 (088. 8) (56) Davidson G.P., Emmony D.Ñ.

The absolute calibration of acoustic

emission systems. — Proc. Intern.

Conf. Dunhar, USU, 1981, р. 39-48. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МНОГОМЕРНОЙ

ИМПУЛЬСНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ (57) Изобретение относится к области .измерительной техники. Целью изобретения является увеличение информативности способа и повышение производительности измерений за счет обеспечения возможности контроля разделимости измеряемой многомерной импульсной характеристики. Измерение

133 пространственно-временной импульсной характеристики измерительного преобразователя (ИП) на поверхностных акустических. волнах (ПАВ) осуществляют четырьмя циклами. Во время первого цикла освещают импульсами сильнопог. лощаемого света активную зону (АЗ)

ИП в виде полос, поперечных направлению распространения IIAB во время второго цикла зону освещают в виде полос, параллельных направлению распространения ПАВ, причем длительность освещения в обоих циклах уста0468 навливают много более времени прохождения ПАВ активной зоны ИП.Во время третьего цикла освещают А3 равномерно, а длительность освещения устанавливают много менее времени прохождения ПАВ активной эоны ИП. Полученные отклики ИП регистрируют и перемножают, а в четвертом цикле сравнивают с полученными точечным способом откликами. По результатам сравнения судят о разделимости пространственно-временной импульсной характеристики ИП на ПАВ, 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть испольэовано для исследования многомерных динамических характеристик ультразвуковых измерительных преобразователей.

Цель изобретения — увеличение информативности способа и повышение продолжительности измерений за счет обеспечения воэможности контроля разделимости измеряемой многомерной импульсной характеристики.

На фиг, 1 изображена структурная схема устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2— диаграммы освещаемых зон активной поверхности °

Устройство содержит исследуемый измерительный преобразователь 1 с активной, поверхностью 2, преобразователи 3 и 4 поверхностных акустических волн, оптически связанные импульсный лазер 5, оптический блок 6, блок 7 сканирования, генератор 8, связанный с преобразователем 3 поверхностных акустических волн, синхронный детектор 9, первый вход которого связан с.преобразователем 4 поверхностных акустических волн, второй вход — с генератором 8, последовательно соединенные блок 10 регистрации, аналого-цифровой преобразователь 11 и цифровой процессор 12 и блок 13 управления. Выход синхронного детектора 9 связан со входом блока 10 регистрациИ, второй вход которого связан с одним иэ выходов блока 13 управления, два других выхода которого связаны с импульсным лазером 5 и блоком 7 сканирования соответственно. ()

Способ осуществляют следующей последовательностью операций.

На активной поверхности 2 измерительного преобразователя 1 преобразователем 3 поверхностных акустических волн, питаемым генератором

8, создают поверхностные акустические волны. Управление пространственными характеристиками светового луча, 15 сформированного импульсным лазером 5, осуществляют оптическим блоком 6 и блоком 7 сканирования. Угол между осью лазерного луча и нормалью активной поверхности устанавливают

?0 равным нулю.

Разность между фазами посылаемых преобразователем 3 и принимаемых преобразователем 4 поверхностных акустических волн преобразуют в реги?5 стрируемое напряжение синхронным детектором 9.

Для измерения динамических характеристик измерительных преобразоватеЗО лей необходимо наличие испытательных сигналов, так как в данном случае определяется двумерная в пространстве временная импульсная характеристика, то необходимо иметь двумерный в пространстве временной испытательный

35 сигнал. вида дельта-функции Дирака

K(x у, t). Такой реальный сигнал может быть получен согласно выражению

1330468

h, = (S, (x), S„(x)) .

S (х), 55 () (х, у, t) = S(x) 8(у) I)(t} (a) Из (a) следует возможность воздействовать испытательными сигналами, 5 приближенно реализирующими функции

B(x) 8 (у), иF(t) последовательно в пространстве и во времени. Это необходимо, в частности, для обеспечения возможности контроля разделимости измеряемой импульсчой характеристики.

Процесс измерения осуществляют четырьмя циклами, причем первый, второй и третий цикл измерения включает

15 в себя соответственно воздействие испытательными сигналами, приближенно реализуюшими функции вида ()(х), S (у) rr8(t) а в четвертом— вида () (х, у, t) °

Во время первого цикла измерения по ширине. активной поверхности 2 и последовательно во времени освещают и зон в виде полос (фиг. 2а). Ширину освещаемой зоны регулируют оптическим блоком 6 и устанавливают много меньше шага дискретного изменения ее координаты на оси Х, а длительность о импульсов света устанавливают по условию, >o °

Так как длительность переходных процессов импульсной характеристики при воздействии испытательным сигналом, приближенным к виду 3(t), для преобразователей имеет тот же порядок, как и время (. Поэтому необхо-С 2) димо выполнение условия ( что позволяет исключить влияние переходных процессов из-за включения и выключения испытательных сигналов () (х) и () (у). Указанным образом формируют испытательный сигнал в первом и втором циклах измерения. Координату освещаемой зоны по оси Х изменяют блоком 7 сканирования луча.

После освещения и зон на выходе синхронного детектора 9 регистрируют матрицу — строку m, состоящую из и откликов измерительного преобразователя 1: 50

Этим заканчивают первый цикл измерения.

Во втором цикле измерения по длине активной поверхности 2 и последовательно во времени освещают m зон в виде полос. Ширину освещаемой зоны регулируют оптическим блоком 6 и устанавливают много меньше шага дискретного изменения ее координаты по оси Y (фиг. 2б). Координату освещаемой зоны по оси Y изменяют блоком 7

"канирования луча. После освещения ш зон на выходе синхронного детектора 9 регистрируют матрицу-столбец

h, состоящую из т откликов измерительного преобразователя 1:

h,=(ß,(у),, $ (у),, Б (y)). (2) Этим заканчивают второй цикл измерения.

В третьем цик е формируют испытательный сигнал, приближенный к виду R(t) при выполнении условия (, сс (. и равномерном освещении с ) всей активной поверхности, для измерения только временной компоненты импульсной многомерной характеристики.

Для этого во время третьего цикла измерения оптическим блоком 6 устанавливают равномерную интенсивность лазерного луча по всей активной поверхности 2 (фиг. 2в). Длительность импульса света р, устанавливают по (5) условию (., с - . После освещения

"1 активной поверхности 2 одним импульсом лазерного луча блоком 10 регистрируют отклик S(t) измерительного преобразователя 1.

Этим заканчивают третий цикл измерения.

Для контроля разделимости необходимо иметь две многомерные импульсные характеристики, измереннь)е при испытательных сигналах нида

8(х), S (у), Р (t) и Я(х, у, t) .

В случае разделимости импульсной характеристики имеет место равенство

g(x, у, t) = g(x) g(y) g(t), где g(x, у, t) — импульсная характеристика, полученная при испытательном сигнале вида

I) (х, у, t), g(x) д(у)и g(t)-то же, при сигналах видов соответственно

Р(х), Р(у) и E (t) .

68 6

Формула иэ обретения

/ а„, а... а,„ аji у ° 4и

-активную поверхность исследуемого измерительного преобразователя, по-. следовательно освещают активную поверхность в направлении, перпендикулярном направлению распространения поверхностных акустических волн путем создания п световых полос и в направлении, параллельном направлению распространения поверхностных акустических волн. путем создания m световых полос, причем ширину каждой иэ и и m полос выбирают много меньше шага дискретного изменения координат этих полос, затем импульсом света, длительностью с сс > один раз освещают всю активную поверхность измерительного преобразователя, а импульсами света последовательно освещают mxn дискретных участков активной поверхности измерительного преобразователя, при этом производят регистрацию выходного сигнала исследуемого измерительного преобразователя после проведения каждой иэ операций и путем сопоставления полученных результатов судят о разделимости измеряемой многомерной импульсной характеристики измерительных преобразователей.

30

md% и а„,", а

35 а„, = S;

SÄ S(t) (4) Сравнивая элементы а; и Ь„;, марицы А и Н при их равенстве йринимают решение о разделимости в ji -ой 4О, точке многомерной импульсной характе-" ристики.

Для измерения многомерной импульсной,характеристики преобразователей

45 одного и того же типа разделимость следует контролировать только один раз. В случае разделимой характеристики, достаточно проводить лишь ш + n +

+ 1 измерений. Таким образом обеспечиваются воэможность контроля разделимости импульсной характеристики и сокращение количества измерений при ее разделимости.

5 f 3304

Во время четвертого цикла измерения определяют разделимость импульсной характеристики следующим образом.

Активную поверхность 2 освещают сфокусированными импульсами сильно поглощаемого света. Диаметр освещенных пятен устанавливают оптическим блоком 6 много меньше шага дискрет..ного изменения их координат по осям

Х и Y (фиг. 2г). Длительность 1 импульсов света устанавливают по условию с, сс, . После освещения mxn, (4) пятен на выходе синхронного детектора 9 получают матрицу Н, состоящую, из ш х и откликов измерительного преобразователя 1. Элементы матрицы Н и отклик S(t) аналого-цифровым преобразователем 11 преобразуют в цифры, т.е. h,- h Ь Ь, Б()-8(). Дал" 20 цифровым процессором 12 осуществляют перемножение матриц h, Ь и отклика

S(t), в результате чего получают матрицу А, описывающую измеряемую многомерную импульсную характеристику 25 где элемент а; определяют согласно выражению

Способ измерения многомерной импульсной характеристики измерительных преобразователей на поверхностных акустических волнах, заключающийся в том, что в исследуемом измерительном преоб1 азователе на его активной поверхности возбуждают поверхностные акустические волны, последовательно освещают дискретные участки активной поверхности измерительного преобразователя импульсами света, при этом регистрируют выходной сигнал исследуемого измерительного преобразователя, о т л н ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения информативности способа и повышения проиэводительности измерений эа счет обеспечения возможности контроля разделимости измеряемой, многомерной импульсной характеристики, импульсами света, длительность которых Г,. ъ Г где а — время прохождения поверхностной акустической волны через

1330468 а

Ю у фий

Составитель О. Несова

Редактор А. Ревин Техред К.Попович Корректор A. Ильин

Заказ 3570/42 Тираи 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4